cf-delgado_cr - Repositorio Académico

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA INDUSTRIAL
EVALUACION DE UN CAMBIO TECNOLOGICO
PARA EL PROCESAMIENTO DE MINERALES DE ALTA DUREZA
TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN
GESTION Y DIRECCION DE EMPRESAS
CARLOS ROBERTO DELGADO ROBLES
PROFESOR GUIA:
LUIS ZAVIEZO SCHWARTZMAN
MIEMBROS DE LA COMISION:
WALTER CAZENAVE GUIER
OSCAR VALENZUELA SANDOVAL
SANTIAGO DE CHILE
AGOSTO DE 2013
RESUMEN
El presente caso de estudio tiene como objetivo principal evaluar el impacto
económico de un cambio tecnológico en la etapa de molienda primaria del proceso de
concentración en Minera Escondida Ltda. para minerales con altos índices de dureza.
Los factores más relevantes que motivan la búsqueda de alternativas eficientes
de procesamiento son (i) el incremento sostenido en los índices de dureza de la roca, lo
que incrementa de manera significativa el consumo de energía y la inversión de capital
necesario para mantener los niveles de producción, (ii) la disminución de las leyes de
cobre en los procesos de concentración, lo que implica mover un mayor volumen para
lograr niveles de producción similares, (iii) los altos niveles en el precio del cobre, que
han empujado a la industria a aprovechar el entorno de mercado auspicioso, y (iv) la
importancia de incorporar tecnologías más eficientes en consumo de energía, alineadas
con la estrategia medioambiental de la compañía.
La alternativa estudiada en el presente trabajo es el reemplazo de un circuito de
molienda semiautógeno y molienda de bolas por un circuito con mayor eficiencia
energética del tipo chancado secundario y HPGR.
Se concluye que la opción
tecnológica estudiada genera valor en el contexto de una planificación integrada para
las reservas mineras disponibles y puede obtenerse una reducción del costo
operacional en más de un 7 %, impactando de manera importante los consumos de
energía y acero, dos de los ítems de costo más significativos en una planta
concentradora. La reducción de emisiones de CO2 , pueden llegar a disminuir en un 25
% mejorando significativamente la huella de carbono de la compañía, reduciendo el
impacto ambiental.
Este trabajo es el punto de partida para iniciar una discusión profunda acerca de
las ventajas que un cambio tecnológico puede provocar en los planes futuros de Minera
Escondida Ltda, tanto en términos de la mayor producción obtenida como por los
beneficios en costos de operación y el grado de alineamiento que muestra respecto de
las políticas medioambientales en el mediano plazo.
i
DEDICATORIA
Dedicado a mi infinitamente amada familia: mi esposa Samantha, y a mis hijos
Samantha Michelle, Catalina Paz y Lucas Andrés, por su comprensión y apoyo para
alcanzar este hito.
A mis padres por forjarme en los valores y enseñanzas para perseverar y
mantener la energía en la vida.
ii
AGRADECIMIENTOS
Agradezco sinceramente a todos los líderes de los cuáles he aprendido y sacado
algo importante para mi desarrollo personal y profesional: César Cabrera, Paul Díaz,
Roberto Medina, Raúl Roco, Richard Preece, Luis Gallardo, Leonardo Flores, Luis Soto,
Jorge Camacho, Walter Véliz y Oscar Valenzuela.
A Minera Escondida Ltda. por darme la oportunidad de aportar en su desarrollo.
iii
TABLA DE CONTENIDO
1.
INTRODUCCIÓN
8
2.
DESCRIPCIÓN DE LA ORGANIZACIÓN
9
2.1.
Principales Áreas de Negocio de la Compañía
10
2.2.
Descripción del Proceso
11
2.3.
Principales cifras
13
2.4.
Estructura organizacional
15
2.5.
Descripción del Mercado
16
3.
DESCRIPCIÓN DEL TEMA
20
3.1.
Resumen
20
4.
OBJETIVOS Y RESULTADOS ESPERADOS
21
4.1.
Objetivo general
21
4.2.
Objetivos específicos
21
4.3.
Resultados esperados
21
5.
ANTECEDENTES
22
5.1.
Fundamentos de Conminución
22
5.2.
Objetivo de los Procesos de Conminución
22
5.3.
Relación entre Energía y Tamaño de Partícula
24
5.4.
Indicadores de Dureza y Consumo de Energía
25
5.5.
Dureza en los Depósitos de Cobre Porfídicos
28
5.6.
Molienda Semi Autógena (SAG)
30
5.7.
Factores que Afectan el Rendimiento en Molienda SAG
32
5.8.
Molinos de Rodillos de Alta Presión - HPGR
34
6.
ESTUDIO DE CASO - CONTEXTO
38
6.1.
El Incremento de los costos de Operación.
38
6.2.
Aumento de las Regulaciones - Emisiones de Carbono
42
iv
6.3.
El Cambio Tecnológico como Alternativa
44
6.4.
Estudio de Caso - Diseño de Circuito SAG versus HPGR
45
6.5.
Alcance del Tema
46
6.6.
Opciones a Estudiar
47
6.7.
Metodología
49
6.8.
Criterios para la Evaluación Económica
50
6.9.
Resultado de la Evaluación Económica
53
7.
CONCLUSIONES
57
BIBLIOGRAFÍA
59
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 : Resumen de Producción y Costos de Minera Escondida Ltda.
14
Tabla 2 : Consumo Energético Histórico para Minera Escondida Ltda.
15
Tabla 3 : Producción de Cobre de Mina en Miles de Toneladas.
19
Tabla 4 : Demanda de Cobre Refinado en Miles de Toneladas.
20
Tabla 5 : Balance Proyectado de Mercado.
20
Tabla 6 : Tamaños Característicos de Partículas en Alimentación y Producto de
24
acuerdo a la etapa de conminución correspondiente
Tabla 7 : Valores Típicos de Bond Work Index para distintos minerales,
Bond 1961
27
Tabla 8 : Resultado de Valor Actual Neto adicional entre ambas opciones
estudiadas
54
Tabla 9 : Variación de la Tasa de Descuento y su efecto sobre el VAN adicional
entre ambas opciones estudiadas
55
Tabla 10 : Efecto del Precio de la Energía sobre el VAN adicional entre ambas
opciones estudiadas
56
Tabla 11 : Efecto del Cambio Tecnológico sobre el Gasto Operacional
v
57
INDICE DE ILUSTRACIONES
Figura 1 : Disposición General de las instalaciones en Minera
Escondida Ltda.
11
Figura 2 : Diagrama del Proceso General de Producción de Minera
Escondida Ltda.
12
Figura 3 : Diagrama del Proceso de Concentración en Minera
Escondida Ltda.
13
Figura 4 : Evolución de los niveles de Costos y Ley de Cobre para Minera
Escondida Ltda.
14
Figura 5 : Evolución de los niveles de Producción para Minera
Escondida Ltda.
15
Figura 6 : Gasto Total de Energía en Minera Escondida Ltda. como
porcentaje de su costo de explotación
16
Figura 7 : Estructura Organizacional Ejecutiva Minera Escondida Ltda.
16
Figura 8 : Participación de la Demanda por Cobre Refinado
17
Figura 9 : Operaciones Unitarias de Conminución en un proceso típico
de Concentración
24
Figura 10 : Relaciones Energía-Tamaño de Partícula de acuerdo a la
ecuación de Walker et al.
25
Figura 11 : Relación entre DWi y Consumo de Energía Específico para
circuitos AG/SAG
28
Figura 12 : Distribución del Costo variable en un Concentrador típico de
pórfidos de cobre
29
Figura 13 : Esquema General en Depósitos de Cobre Porfídicos
30
Figura 14 : Datos de Dureza (SPI) hacia zonas profundas en Escondida y
Escondida Norte
30
Figura 15 : Esquema de molino Semiautógeno
31
Figura 16 : Dinámica Interna en un molino Semiautógeno
32
Figura 17 : Configuración del Circuito de Conminución en el Proceso de
Concentración en Minera Escondida
33
Figura 18 : Efecto de la Granulometría sobre el Rendimiento de la
Molienda SAG
34
vi
Figura 19 : Crecimiento de la aplicación de HPGR en la Industria
Minera
36
Figura 20 : Principio de Conminución del Molino de Rodillos de Alta
Presión HPGR
36
Figura 21 : Esquema de un Molino HPGR
37
Figura 22 : Evolución del Cash Cost Directo (C1P) de acuerdo a los
cuartiles de la industria
39
Figura 23 : Deterioro de las Leyes de Cobre de la Industria
40
Figura 24 : Esquema de la Evolución de la explotación de las zonas de
mineralización en un Pórfido de Cobre hacia minerales hipógenos
41
Figura 25 : Evolución del Perfil de Dureza y su relación con el tipo de
mineralización de sulfuros
42
Figura 26 : Evolución del Precio de la Energía en Países Sudamericanos
43
Figura 27 : Proyección de Emisiones de CO2 por sector productivo
44
Figura 28 : Valor Actual Neto de las opciones estudiadas respecto de la
proyección de dureza en el plan minero evaluado
54
Figura 29 : Variación del VAN adicional que produce la alternativa
HPGR en función de la Tasa de Descuento empleada en la
evaluación financiera
55
Figura 30 : Relación entre el Precio de la Energía y el VAN adicional
entre ambas opciones estudiadas
56
Figura 31 : Efecto de la Opción HPGR en el Costo Unitario y su relación
con la dureza en el plan minero
57
vii
1. INTRODUCCIÓN
El presente caso de estudio tiene como objetivo principal evaluar el impacto
económico de un cambio tecnológico en la etapa de reducción de tamaño en el proceso
de concentración en Minera Escondida Ltda. para minerales con altos índices de
dureza.
El mejoramiento de los procesos actuales permitiría alcanzar un incremento de
15 % en los niveles de producción, y una disminución de 10 % en el costo de operación
por menor uso de energía e insumos necesarios para la producción .respecto del caso
base dado por la tecnología convencional.
Debido a que la energía utilizada en los procesos de conminución representa
entre el 50 y 70 % del total del consumo energético en el procesamiento de minerales,
esta iniciativa es un fuerte incentivo para la búsqueda de alternativas a las prácticas de
conminución existentes. De este modo, la propuesta de valor considera aumentar el
potencial de procesamiento de minerales futuros y disminuir el consumo específico de
energía en el proceso de conminución, aprovechando las opciones tecnológicas ya
probadas y disponibles en el mercado.
Los factores más relevantes que motivan este estudio son
(i) el incremento
sostenido en los índices de dureza de la roca, lo que aumenta de manera significativa el
consumo de energía, (ii) la inversión de capital necesario para mantener los niveles de
producción, (iii) la disminución sostenida de las leyes de cobre en los procesos de
concentración, lo que implica mover un mayor volumen para lograr niveles de
producción similares y (iv) los altos niveles en el precio del cobre, que han empujado a
la industria a aprovechar el entorno de mercado auspicioso.
Aun cuando las alternativas tecnológicas estudiadas en el presente trabajo, han
sido extensamente aplicadas en la minería del hierro, diamantes y oro, desde hace más
de veinte años, su implementación a nivel industrial en la minería del cobre es muy
limitada, debido tanto a las imperfecciones de información disponible en la industria,
como al alto riesgo de inversión en tecnología no probada.
8
2. DESCRIPCIÓN DE LA ORGANIZACIÓN
El presente estudio de caso se desarrollará en la industria de la minería del
cobre, específicamente en Minera Escondida Ltda. que tiene sus operaciones en la
Región de Antofagasta en el norte de Chile, en pleno Desierto de Atacama, a 170
kilómetros al sureste de la ciudad de Antofagasta y a 3.150 metros sobre el nivel del
mar.
Los accionistas de la compañía son BHP Billiton Ltd.(57,5 %) el cual es el
operador de Escondida, Rio Tinto Ltd. (30 %) y Mitsubishi Corporation – a través de
JECO Corporation - (12,5 %), empresas mineras altamente destacadas en el mundo,
para quienes Escondida representa una importante inversión estratégica. El apoyo de
estos propietarios se traduce en un importante respaldo técnico y financiero.
La
dirección superior de Minera Escondida ha sido encomendada por los socios a un
Comité de Propietarios, compuesto por integrantes de los accionistas de la compañía.
La construcción de la operación comenzó en agosto de 1988, e inició su
producción en noviembre de 1990, a un ritmo de 35.000 tpd Hoy, después de 20 años,
la mina alimenta más de 550.000 tpd de mineral al proceso extractivo.
Minera Escondida posee una de las mayores reservas de cobre en el mundo, lo
que le entrega sustentabilidad a su operación. Al 30 de Junio de 2011, los recursos
medidos de Minera Escondida son de 3.079 millones de toneladas con una ley media
de 0,75 % de cobre. Mientras que las reservas demostradas que posee la compañía en
sus yacimientos Escondida y Escondida norte equivalen a más de 49 años de
operación.
La operación de Escondida está expuesta a la caída natural que
experimenta la ley del mineral extraído, al igual que cualquier operación minera. Este
aspecto se traduce en una continua presión hacia un mayor costo directo y un menor
nivel de producción. La compañía está desarrollado proyectos orientados a
contrarrestar el efecto de la menor ley de cobre.
El distrito minero de Escondida alberga dos de los más grandes sistemas
porfídicos de cobre del mundo, con sobre imposición de depósitos supérgenosenriquecidos: Escondida, que es la mina a rajo abierto que más cobre produce en el
mundo, y Escondida Norte ubicada a 5 kilómetros al norte de la mina principal las que
presentan como especies minerales de sulfuros calcosina, covelina, y calcopirita.
Existen zonas oxidadas minoritarias donde se puede encontrar brocantita y antlerita
como especies principales.
9
2.1. Principales Áreas de Negocio de la Compañía
Minera Escondida Limitada es una empresa dedicada a la exploración,
extracción, procesamiento y comercialización de recursos minerales del distrito
Escondida. Las características de los recursos geológicos han permitido definir dos
líneas de productos primarios principales : Concentrado y cátodos de cobre. Además,
la empresa obtiene beneficios económicos significativos por el oro y la plata recuperada
en calidad de subproductos de la producción de cobre, los que comercializa en forma
de metal contenido en concentrado. Actualmente, Escondida es uno de los mayores
productores y exportadores de concentrado de cobre no integrado del mundo.
Figura 1 muestra la disposición general de las instalaciones en la mina.
Figura 1 : Disposición General de las instalaciones en Minera Escondida Ltda.
Escondida
Norte
Pilas Oxidos
Concentradora
Los Colorados
Pila
Biolixiviación
Escondida
Concentradora
Laguna Seca
10
La
Para alcanzar estos niveles de producción la infraestructura de la compañía
considera dos minas a rajo abierto, 2 plantas concentradoras y una planta de lixiviación
ácida que procesa óxidos para producir cátodos (SX-EW) y una pila de lixiviación de
sulfuros de baja ley mediante biolixiviación, la cual produce cátodos de cobre.
El
concentrado de cobre es transportado mediante dos ductos hasta la planta de filtración,
ubicada en el sector de Puerto Coloso, donde finalmente es embarcado hacia el cliente
final. Debido a que el alcance del presente estudio considera el proceso de
concentración, se omite una descripción del proceso de obtención de cátodos, el que se
puede observar esquemáticamente en la Figura 2.
Figura 2 : Diagrama del Proceso General de Producción de Minera Escondida Ltda.
Perforación
Tronadura
Carguío
Transporte
Transporte
Transporte
Chancado
Chancado
Concentradora
Los Colorados
Concentradora
Laguna Seca
Pilas
Lixiviación Acida
Pilas ROM
Biolixiviación
Sulfuros
Pipeline
Concentrado
Planta de
Filtros
Puerto Coloso
Planta SX-EW
Puerto Antofagasta
Cátodos de Cobre
2.2. Descripción del Proceso
El proceso de concentración (Figura 3) ha sido diseñado para procesar los
minerales de sulfuros y consta de una etapa de molienda primaria o semiautógena
(SAG) que reduce de tamaño del mineral previamente chancado que envía la mina,
desde un tamaño máximo promedio de unas 2 pulgadas hasta unos 8 cm de diámetro.
11
A continuación el material es clasificado en separadores tipo hidrociclón y la fracción de
partículas gruesas es enviado al siguiente proceso de molienda de bolas convencional,
el cual produce finalmente un producto fino, bajo los 150 micrones, el cual es óptimo
para el proceso de concentración por flotación.
Figura 3 : Diagrama del Proceso de Concentración en Minera Escondida Ltda.
En la etapa de flotación, se utilizan las propiedades físico-químicas diferenciadas
entre los minerales de cobre útiles y la ganga para producir la separación, incorporando
una serie de reactivos químicos. Cuando se inyecta aire al sistema, las partículas de
sulfuros de cobre se adhieren a las burbujas, produciéndose el proceso de flotación,
cuya espuma representa el concentrado de cobre y lo que no logra las condiciones de
mantenerse en la espuma es eliminado como relaves, generalmente sílice y otros
materiales sin valor.
Dependiendo del objetivo, se tiene la flotación primaria ó
Rougher, que busca recuperación de especies útiles y no calidad de concentrado.
Mientras que las etapa de flotación Scavenger y de Limpieza persiguen eliminar
impurezas y mejorar la ley de cobre en el concentrado, es decir mejorar la calidad del
producto final. Para procesar los sulfuros Minera Escondida cuenta con dos plantas
concentradoras Los Colorados y Laguna Seca que procesan un total de 250.000 tpd.
12
2.3. Principales cifras
Minera Escondida es la mina de cobre de mayor producción en el mundo.
Durante el año 2008, tuvo una participación de 8,11% en la producción mundial de
cobre y un 23,56% en la producción de Chile, de acuerdo a informe de Bloomsbury
Minerals Economics emitido en enero de 2009. Minera Escondida Ltda. ha mantenido
una producción de cobre por sobre un millón de toneladas al año. (Tabla 1)
Tabla 1 : Resumen de Producción y Costos de Minera Escondida Ltda.
La compañía mueve anualmente del orden de 360 millones de toneladas de
mineral mina, sin embargo los niveles de ley de cobre han caído significativamente
hasta niveles cercanos al 1 %. Esto puede observarse en la Figura 4.
Figura 4 : Evolución de los niveles de Costos y Ley de Cobre para Minera Escondida Ltda.
Costo C3 (US$ / libra pagable)
Ley de Cobre
Costo (US$ / Libra)
Ley de Cobre Alimentada
13
Producto de la explotación y procesamiento de los minerales disponibles, Minera
Escondida posee dos líneas de productos principales : Concentrado de Cobre, que
representa un 72% de las ventas, y cátodos de cobre, el cual representa un 28% de las
ventas, ver Figura 5. La capacidad de producción nominal en Minera Escondida es de
3.2 millones de toneladas por año de concentrados de cobre y 330.000 toneladas de
cátodos de cobre electro obtenidos.
(Miles de Toneladas)
Producción Cobre Fino
Figura 5 : Evolución de los niveles de Producción para Minera Escondida Ltda.
Respecto del consumo eléctrico, ha tenido un incremento del 5,2%,
representando un costo asociado de 368 millones de dólares, de los cuales este costo
corresponde al 15,4% del costo de explotación de Minera Escondida. (Tabla 2).
Tabla 2 : Consumo Energético Histórico para Minera Escondida Ltda.
AÑO
Producción (kt
Cobre)
2003
2004
2005
2006
2007
2008
995
1195
1272
1256
1484
1255
Coeficiente Unitario
(kWh/kt Cu)
Consumo Electrico
(GWh)
2374
2083
1979
2023
2006
2493
2361
2489
2516
2540
2976
3129
14
Gasto
(USD Millones)
75
104
118
134
188
368
% del Costo Explotación
Figura 6 : Gasto Total de Energía en Minera Escondida Ltda. como porcentaje de su costo de explotación
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
15.4
9
2003
10.9
10.9
2004
2005
9.1
9.7
2006
2007
2008
2.4. Estructura organizacional
La estructura de Minera Escondida Ltda. se muestra en la Figura 7 donde se
destaca en amarillo la línea funcional en la que se desarrolla el presente caso de
estudio, que corresponde a la Head of Planificación de Recursos y Desarrollo,
específicamente a la Gerencia de Desarrollo, Infraestructura y Recursos Estratégicos
que tiene la responsabilidad de agregar valor a los activos mediante la planificación
estratégica de los recursos de la compañía.
Figura 7 : Estructura Organizacional Ejecutiva Minera Escondida Ltda.
15
2.5. Descripción del Mercado
A la luz de las proyecciones elaboradas por organismos internacionales como el
Banco Mundial y el Fondo Monetario Internacional (FMI) vigentes a fines de 2010, es
posible concluir que el ciclo expansivo que está atravesando la economía global desde
fines de 2009, principal responsable del auge de la actividad minera reciente, podría
expandirse a lo menos por los próximos dos años. Aunque con tasas de crecimiento
más moderadas que las que se registraron en 2010, este desempeño seguirá liderado
por los mercados emergentes, particularmente por China, cuya producción industrial se
estima que continúe avanzando en 2011 y 2012 a un ritmo de dos dígitos.
.
Figura 8 : Participación de la Demanda por Cobre Refinado
Participación en Consumo de Cobre Refinado Mundial
miles de tmf
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1990
1992
1994
1996
1998
Desarrollados
2000
China
2002
2004
2006
2008
2010
Otros Emergentes
Existe un consenso generalizado entre los analistas económicos, respecto a las
perspectivas positivas del mercado del cobre para los productores. Los dos factores
más importantes para éstas proyecciones son (i) Una oferta mundial que actualmente
es limitada, sin grandes proyectos que impacten la producción en el corto o mediano
plazo, y por otro lado (ii) La fuerte demanda de los países emergentes, en especial
China, que anticipan para 2012 un mercado deficitario (-199 mil TM), acompañado por
una reducción en inventarios en bolsa de metales, reforzando la percepción de que el
precio cuenta con un soporte en fundamentos de mercado. Se proyecta que el precio
16
del metal rojo se ubique en el rango entre 375 centavos/lb y 395 centavos/lb..
En la
Figura 8 puede observarse el porcentaje de participación en el consumo de cobre de las
principales economías, donde claramente la participación de los países emergentes ha
sido importante, desde aproximadamente 30 % hasta casi un 50 %, donde se destaca
además la participación de China.
Una de las amenazas en lo inmediato es el alza que se ha producido en China
en las tasas de interés. Se espera, sin embargo que en el largo plazo la demanda
mundial por cobre se mantenga sólida a través de la demanda de economías
emergentes, en especial desde Asia.
De acuerdo con estimaciones del Centro de
Estudios del Cobre y la Minería (Cesco)13, esta capacidad le permitirá a la industria
local mantener su participación en la producción internacional del metal rojo en niveles
cercanos al 32% en los próximos tres años.
OFERTA DE COBRE
A nivel mundial se proyecta para 2012 un aumento de producción de cobre de
mina de 4,5% totalizando 16,9 millones de TM, esto es 732 mil TM adicionales respecto
de 2011. Este aumento se fundamenta en una mayor producción de Chile (+506 mil
TM,) principalmente por el aporte de expansiones de Los Bronces (+213 mil TM), la
recuperación de la producción de Escondida (+232 mil TM) y Andina (+22 mil TM) y del
ramp-up de Esperanza (+60 mil TM) y de Los Pelambres (+ 25 mil TM).
En el resto del mundo la mayor producción estaría asociada a China, Indonesia y
Congo que aportarían cerca de 327 mil TM más, provenientes principalmente de
ampliación de operaciones.
Para el 2013, se prevé un aumento de 757 mil TM de producción asociada a la
entrada de nuevos operaciones y el ramp-up de proyectos que iniciaron su operación
en años v anteriores. En Chile comenzarían la etapa de producción las operaciones
Mina Ministro Hales (+30 mil TM), Caserones (+62 mil TM), entrada a plena capacidad
de Esperanza (+40 mil TM) y la Ampliación Los Bronces (+71 mil TM). Asimismo, se
prevé que Escondida y Collahuasi sigan recuperando sus niveles de producción.
17
Tabla 3 : Producción de Cobre de Mina en Miles de Toneladas.
Para los años 2012 y 2013 se prevé un 4% de pérdidas sobre la producción
esperadas, que corresponden a mermas asociadas factores operacionales, climáticos,
huelgas, retraso en la puesta en marcha de ampliaciones o proyectos.
DEMANDA DE COBRE
Respecto del año 2012, se considera que la desaceleración de la economía
mundial y una esperada recesión en Europa provocarían una baja en la tasa de
crecimiento mundial a 2,8%, totalizando 20,6 millones de TM. China seguirá siendo el
catalizador principal debido a un crecimiento del consumo de 5,9%. Mientras tanto, se
estima que en 2013 la economía global se recupere y suba la demanda de cobre de
3,5%, impulsada por la recuperación de Europa y un mayor consumo de los principales
países asiáticos. El total llegaría a 21,3 millones de TM de cobre.
18
Tabla 4 : Demanda de Cobre Refinado en Miles de Toneladas.
BALANCE DE MERCADO
En la Tabla 5 se aprecia que la condición deficitaria del mercado, que prevaleció
en 2011 y dio soporte al precio, se mantendría en 2012, por lo que en condición de
equilibrio competitivo debiera esperarse una presión alcista del precio del cobre.
En 2013 la situación de mercado cambia a superávit (+246 mil TM), sin embargo,
no es de una magnitud que implique un alza significativa de los stocks en bolsa, medido
como semanas de consumo. Así, en 2013 el balance del mercado del cobre sigue
siendo estrecho, por lo que debiera mantenerse la presión sobre el precio del metal.
Tabla 5 : Balance Proyectado de Mercado.
19
3. DESCRIPCIÓN DEL TEMA
3.1. Resumen
La revisión de los planes mineros de largo plazo en Minera Escondida Ltda.
muestran una importante disminución en la razón de procesamiento esperado hacia
concentradoras, los impactos directos de ésta disminución se identifican en los
siguientes elementos:

Producción, ya que el flujo de cobre producido es una relación directa entre el
tonelaje procesado, el contenido del metal en el mineral y las características
metalúrgicas.

Costo de Operación, ocasionado por un incremento del nivel de consumo de
energía requerido para procesar el mineral futuro.
Además es posible identificar otros efectos indirectos sobre:

Impuestos por Emisiones de CO2, el cual se incrementa en la medida que se
utiliza mayor energía en los procesos de conminución.

Reservas Disponibles, desde el punto de vista de la planificación minera las
restricciones de procesamiento afectan fuertemente el nivel de reservas
disponibles, ya que impactan sobre el costo de oportunidad de los materiales.
Es posible observar que la disminución de producción tiene una relación directa
con el aumento de los indicadores de dureza que exhiben los minerales a ser
alimentados en los procesos de concentración.
Todos los estudios y estimaciones
futuras proyectan un efecto negativo de la dureza sobre el rendimiento esperado de
procesamiento, si se toma como base la configuración del circuito actual de molienda
en ambas plantas concentradoras de Minera Escondida Ltda. que es del tipo Molienda
SAG + Molienda de Bolas.
El escenario futuro para Minera Escondida motiva la evaluación económica de
alternativas energéticamente más eficientes, respecto del diseño actual de Molienda
SAG / Molienda de Bolas.
Es absolutamente deseable que éstas alternativas de
conminución estén probadas industrialmente y disponibles en el mercado.
20
4. OBJETIVOS Y RESULTADOS ESPERADOS
4.1. Objetivo general
Mejorar los niveles de producción y el uso de energía utilizada en las etapas de
conminución en concentradoras, respecto de las actuales estimaciones, las que están
basadas en la configuración molienda SAG y Molienda Convencional, mediante la
incorporación de alternativas tecnológicas.
4.2. Objetivos específicos.
Los objetivos específicos que se buscan como parte del estudio son:

Definir estrategias organizacionales que permitan incorporar la alternativa
tecnológica a implementar.

Analizar la opción de tecnologías más eficientes en consumo de energía,
alineadas con la estrategia medioambiental de la compañía y evaluar la
reducción de emisiones de CO2 que pueden conseguirse producto de la
implementación
4.3. Resultados esperados
15 % de Incremento en Niveles de Procesamiento
10% - 20 % de Reducción en Consumo Energético
21
5. ANTECEDENTES
5.1. Fundamentos de Conminución
Se denomina conminución a la serie de operaciones unitarias y procesos
mediante los cuales una cantidad de mineral se reduce de tamaño hasta lograr un
tamaño específico. Esta reducción de tamaño se logra aplicando la energía necesaria
para romper las partículas. Dependiendo de la forma de aplicación de la carga y de la
mecánica de la fractura de las partículas, se obtendrá un mecanismo de falla
característico y una distribución granulométrica propia.
5.2. Objetivo de los Procesos de Conminución
La explotación minera, en la forma de mineral Run of Mine no es uniforme en lo
que respecta a su composición y presenta un tamaño medio de partícula demasiado
grueso e inestable para su transporte y manipulación.
Por otro lado, una de las
características de la mineralización en los pórfidos de cobre es la diseminación, ésta se
identifica cuando el tamaño promedio de los granos de las especies minerales útiles
son menores que 75 micrones. El conocimiento de la forma y grado de diseminación es
de importancia primordial en el proceso de conminución ya que este dato indicará el
tamaño a que deberá ser molido el mineral para que las especies mineralógicas sean
liberadas de la ganga que la acompaña, el grado de liberación de las especies útiles es
el requisito fundamental para aplicar un método físico de concentración.
Luego, los
objetivos de la conminución, son:

Generar partículas de tamaño y forma adecuadas para los procesos posteriores,
ya sea transporte, apilamiento o separación física ó química.

Liberar los materiales valiosos de la ganga de modo que ellos puedan ser
concentrados.

Aumentar el área superficial disponible para reacción química.
Si nos centramos en los procesos de concentración por flotación, en general se
tiene el siguiente diagrama secuencial de etapas de conminución :
22
Figura 9 : Operaciones Unitarias de Conminución en un proceso típico de Concentración.
TRONADURA
Run Of Mine
(ROM)
40 “
CHANCADO
PRIMARIO
CHANCADO
SECUNDARIO
MOLIENDA
PRIMARIA
• Giratorio
• Mandíbulas
• Impacto
• Cono Standard
• Impacto
• SAG / AG
• Barras
• HPGR
• Bolas
• Torre
Producto
6” – 8”
Producto
1” – 2”
Producto
60mm – 20mm
Producto
300um – 150um
MOLIENDA
SECUNDARIA
Mineral de Cobre
Ley Cu = 1 %
La conminución en las operaciones mineras normalmente implica reducir
grandes rocas de hasta 1 m hasta partículas menores que 25 micrones o menores. Sin
embargo, la mayor parte de la energía utilizada en la industria (89 %) se utiliza cuando
se reduce desde 20 mm hasta 100 micrones.
Es decir, si nos remitimos a la
clasificación propuesta por R.T. Hukki, mostrada en la Tabla 6, podemos observar que
este rango de partículas de alto consumo energético está asociado a las etapas de
molienda.
Tabla 6 : Tamaños Característicos de Partículas en Alimentación y Producto de acuerdo a la etapa
de conminución correspondiente.
Etapa de Reducción de Tamaño
Tamaño Alimentado
Tamaño Producto
Tronadura
Infinito
1m
Chancado Primario
1m
100 mm
Chancado Secundario
100 mm
10 mm
Molienda Primaria
10 mm
1 mm
Molienda Secundaria
1 mm
100 micrones
23
5.3. Relación entre Energía y Tamaño de Partícula
La relación entre la energía necesaria para la fractura y el tamaño de partícula ha
sido estudiada desde el siglo pasado. La ecuación genérica propuesta por Walter et al
es la siguiente:
donde E es la energía específica neta; X es el tamaño de partícula característico; n es
un exponente y C es una constante relacionada a las propiedades del material. La
ecuación anterior establece que la energía requerida para reducir de tamaño un
material es proporcional al cambio de tamaño e inversamente proporcional al tamaño
amplificado por n veces.
Figura 10 : Relaciones Energía-Tamaño de Partícula de acuerdo a la ecuación de Walker et al.
La importancia de las relaciones entre los procesos de conminución y el
consumo de energía, es que introduce el parámetro conceptual del índice de trabajo
(Wi) del material sometido al proceso de reducción de tamaño.
Esta relación es
ampliamente utilizada en el diseño de los procesos y en el dimensionamiento de
equipos que incluyen éste parámetro en sus cálculos.
24
5.4. Indicadores de Dureza y Consumo de Energía
Como hemos mencionado anteriormente, la cantidad de energía necesaria para
fracturar y moler el mineral está relacionada con el tamaño de partícula requerido y con
la dureza de la roca.
Inherente al propósito técnico de éstos procesos existe un
fundamento económico que sustenta la reducción de tamaño, ya que por una parte se
busca maximizar la recuperación de las especies de valor en el proceso y por otro lado
se busca minimizar los costos de operación, de los cuales el consumo energético es un
ítem importante en la industria chilena. Por ésta razón, se hace necesario determinar y
predecir el rendimiento y consumo energético de los minerales que se alimentarán al
proceso.
La resistencia del mineral a la fractura (o dureza) se mide a través de pruebas de
moliendabilidad. Diversas pruebas de moliendabilidad han sido desarrollados a través
de los años para diferentes aplicaciones y cada prueba tiene sus propias fortalezas y
debilidades, por lo que la elección es un compromiso entre el costo de la prueba y la
información que entrega. Debido a que una gran parte de la componente del costo está
asociada a los requerimientos de muestras, los test que pueden ser realizados
utilizando muestras de sondajes tienen una ventaja significativa sobre aquellas pruebas
que requieren una masa considerable y un diámetro de partícula muy grande.
A continuación se presenta brevemente una descripción de los test más
utilizados para diseñar, pronosticar, evaluar y monitorear los circuitos de molienda SAG
y molienda convencional en la industria del cobre.
SAG Power Index (SPI)
Se expresa en minutos, y se define como el tiempo necesario para reducir una
muestra de mineral desde un tamaño característico (F80) de ½” hasta un tamaño
característico de producto (P80) de 1,7 mm. Un tiempo de molienda mayor, respecto de
la media de la distribución de datos capturados del depósito, indica mayor resistencia a
la molienda, es decir un mineral duro. Junto al test se entrega una distribución del
tamaño del producto, a partir de la cual el tamaño P64 se usa como indicación del
tamaño de producto que el molino AG / SAG podría entregar.
25
Este parámetro se puede transformar en kWh/t usando una relación específica
dada por el proveedor de esta tecnología.
El SPI tiene la ventaja de requerir poca
masa (~5 kg) y, entonces, resulta adecuado para la caracterización geometalúrgica de
los depósitos.
Índice de Trabajo de Bond para Molinos de Bolas (BWI)
Esta prueba se realiza de acuerdo al procedimiento original de Bond y se
expresa en kWh/t. Para ello, se utilizan 10 kg de mineral, y el objetivo es alcanzar el
estado estacionario, en términos de la razón de reposición de mineral fresco al molino
equivalentes a los gramos generados/ revolución. Esto para un cierto número de ciclos
de molienda. Cada ciclo tiene 100 revoluciones, y se utiliza un tamiz con una abertura
dada para definir la malla de corte del producto en cada ciclo.
Es una prueba
mundialmente
repetibilidad
aceptada,
en
términos
de
sus
confiabilidad,
reproducibilidad para el diseño y análisis de circuitos de molienda de bolas.
En
y
la
Tabla 7, se observan los valores del Índice de Trabajo de Bond, BWi, para distintas
calidades de roca.
Tabla 7 : Valores Típicos de Bond Work Index para distintos minerales, Bond 1961.
Bond Work Index
(kWh/t)
7.6
8.6
13.7
13.8
14.1
14.2
15.5
15.9
17.4
18.7
24.7
Material
Barita
Arcilla
Dolomita
Carbón Mineral
Caliza
Feldespato
Cuarzo
Mineral de Cobre
Granito
Mineral de Hierro
Basalto
Estas dos pruebas (SPI y BWI) son las que Minera Escondida utiliza de manera
rutinaria para la caracterización de los minerales futuros insertos en el proceso de
planificación actual y el diseño de sus proyectos.
26
Drop-Weight Test (DWi)
Esta prueba fue desarrollada por JK Tech en Australia y requiere 75 kilos de
mineral, el cual se prepara para generar 30-90 partículas en 5 fracciones, en el rango
desde 13,2 mm hasta 63 mm. Durante la prueba, las 5 fracciones se someten a tres
pruebas de impacto a diferentes niveles de energía. Así, se efectúa un total de 15
pruebas de impacto. En la Figura 11 se muestra a modo de ejemplo, la relación entre
el parámetro de dureza DWi y el consumo de energía específico en un circuito de
molienda AG/SAG expresado en kWh/t .
Figura 11 : Relación entre DWi y Consumo de Energía Específico para circuitos AG/SAG.
Una consecuencia directa de esta relación energía/dureza para una configuración de
circuito del tipo Molienda Semiautógena (SAG), es que la capacidad de procesamiento
de mineral se ve impactada significativamente por la variabilidad de este parámetro, lo
que impide obtener los niveles de producción instalados cuando se procesa roca de alta
dureza.
Como se ha mencionado, el uso de energía eléctrica utilizada en los procesos de
conminución, representa un 0,56 % del total mundial de consumo neto anual
equivalente a 87 TWh. De este consumo de energía, el 53 % es utilizado en la industria
del cobre, donde el consumo de energía en conminución representa el mayor
componente del costo de capital y operacional asociado a la producción. Por ejemplo,
para Minera Escondida el costo de energía representa cerca del 15 % de su costo de
explotación. Si consideramos que para una planta típica de pórfidos de cobre, la
energía representa casi un 40 % del total del costo variable un mejoramiento de la
27
eficiencia energética en los procesos de conminución tendrá un impacto significativo en
el costo operacional.
Figura 12 : Distribución del Costo variable en un Concentrador típico de pórfidos de cobre.
Bolas deBalls
Molienda
Grinding
Reactivos
Reagents
Energy
Energía
Water
Agua
Lime
Cal
38%
33%
67%
12%
10%
4%
5.5. Dureza en los Depósitos de Cobre Porfídicos
Los yacimientos de cobre en Chile asociados a la gran minería, como Escondida
y Escondida Norte, son del tipo porfídicos, éste tipo de depósitos está conformado por
minerales de cobre diseminados y minerales de cobre en vetas y brechas distribuidas
de modo relativamente uniforme en grandes volúmenes de roca, dando origen a
grandes tonelajes de mineralización. Producto del origen volcánico de éstos depósitos,
se pueden distinguir diferentes tipos de alteración asociadas con las zonas
mineralizadas, como se puede observar en la Figura 13, entre ellas podemos
mencionar como principales la alteración argílica avanzada, sericítica, y potásica. En el
esquema mostrado, el enriquecimiento de calcosina está generalmente asociado a la
alteración sericítica, mientras que los sulfuros hipógenos se relacionan principalmente a
la alteración potásica. Esta correspondencia es importante y se debe tener en mente,
ya que explica el incremento de mayor uso energía en la medida que profundizamos la
explotación de los yacimientos del tipo pórfido.
28
Figura 13 : Esquema General en Depósitos de Cobre Porfídicos.
Indicios de Litocap
Ignimbrita de 10 M años
Enriquecimiento
Calcosina
Limite Externo del Halo Piritico
Porfido
Alteración Hipógena
Perfil Supérgeno
Unidades Post Mineralización
Argílica Avanzada (AA)
Hematitica
Ignimbrita/Toba Piroclástica
Sericitica
Jarosítica
Grava
Potásica (K)
Zona Oxidada
Mineralización Exótica de Cobre
Propilitica
Zona Enriquecida
en Gravas y Techo de Roca
Techo Anhidrita
La Figura 14 muestra el incremento que experimenta el parámetro SPI en la
medida que la alteración tiende hacia zonas profundas de los depósitos porfídicos
Escondida y Escondida Norte.
Figura 14 : Datos de Dureza (SPI) hacia zonas profundas en Escondida y Escondida Norte.
140
120
SPI (min)
100
80
74
69
62
60
62
54
40
36
20
0
Arg
QSA
QSC
SCC
ALTERACION
29
Feld-K
K
5.6. Molienda Semi Autógena (SAG)
En este proceso, el mineral se alimenta a un molino rotatorio directamente desde
el chancador primario (no existen etapas de chancado previo como en la molienda
convencional). El mineral se reduce de tamaño debido al efecto combinado del mismo
mineral (de ahí su nombre de molienda semiautógena) y de bolas de acero de
aproximadamente unas 5 pulgadas de diámetro. , las bolas de acero, son lanzadas en
caída libre logrando un efecto de trituración por impacto. El volumen interno utilizado
por las bolas de acero es aproximadamente un 12 %.
La Figura 15 muestra un
esquema del equipo.
Figura 15 : Esquema de molino Semiautógeno
En el proceso de molienda SAG debido a la rotación, el gran diámetro del equipo
y los elementos levantadores (lifters), el material es elevado por las paredes internas
hasta el punto en que la gravedad promueve una caída parabólica de la carga. Se
produce, entonces, una cascada continua que impacta con el mineral en la zona inferior
del molino.
Hasta hoy, en la industria minera del cobre, la molienda semiautógena (SAG) ha
sido seleccionada como la alternativa más eficiente en la reducción del tamaño de
minerales, debido a su alta capacidad de procesamiento contrapuesto con el
espacio físico requerido, así como la baja inversión y costo de mantenimiento, por
estas razones posee enormes ventajas comparativas respecto a los circuitos
convencionales de molienda.
30
Figura 16 : Dinámica Interna en un molino Semiautógeno
ZONA DE
DESPRENDIMIENTO
ZONA DE
CATARATA
ZONA DE
CASCADA
ZONA
DE
IMPACTO
ZONA DE
ABRASION
ZONA
MUERTA
Actualmente se encuentra en el apogeo de su desarrollo, con molinos cada vez
más grandes y con una mayor potencia instalada. El conocimiento operacional está
aumentando
considerablemente
gracias
provenientes
de
convencional
la
molienda
conocimiento sustentado
al
paulatino
para
abandono
dar
paso
de conceptos
a
un
nuevo
en la compresión de variaciones de la composición y
movimiento de la carga. Sin embargo, este mismo conocimiento indica que
probablemente
las
condiciones
optimas
de
funcionamiento
de
los
molinos
semiautógenos necesiten ser revisados, así como los conceptos de diseño del equipo y
del circuito del cual forman parte.
En Chile, desde 1981, han entrado en operación 21 circuitos de molienda
semiautógena. El molino semiautógeno más grande en operación en Chile es de 36
pies de diámetro y 17.25 pies de largo con una potencia de 13,500 kW.
El diseño del circuito de conminución en Minera Escondida para la línea de
sulfuros a concentradoras, tiene la configuración mostrada en la Figura 17.
31
Figura 17 : Configuración del Circuito de Conminución en el Proceso de Concentración en Minera Escondida.
Run of Mine
Chancado
Primario
Producto a
Flotación
m
io Chancado de
Pebbles
mio
Clasificación
Stockpile
Molienda
SAG
Stockpi
le
Molienda
Secundaria
SUMP
El proyecto de expansión de Minera Escondida implica la instalación de un
molino SAG de 40 pies de diámetro y 26 pies de largo con una potencia instalada de
24,000 kW, mientras que los 4 molinos de bolas que complementan el circuito tienen un
diámetro de 26 pies y 42,5 pies de largo, con una potencia instalada de 15,700 kW cada
uno. Por su parte CODELCO Chile División El Teniente considera un molino
semiautógeno de 38 pies de diámetro y 24 pies de largo con una potencia de 18,000
kW además de dos molinos de bolas de 24 pies de diámetro por 34 pies de largo
con 10,000 kW de potencia instalada cada uno .
Así, la tendencia de la industria
del cobre es utilizar cada vez molinos SAG con mayor capacidad y potencia instalada,
sin embargo éste crecimiento tiene limitantes dadas por la capacidad de construir
motores que puedan proporcionar niveles mayores de potencia y que sean capaces de
asegurar una operación estable y segura.
5.7. Factores que Afectan el Rendimiento en Molienda SAG
Dentro de los factores que tienen un impacto en el rendimiento del molino se
pueden mencionar los más importantes a continuación:

Granulometría de Alimentación

Dureza del Mineral

Nivel de Carga de Bolas
32

Abertura de Parrillas de Descarga

Velocidad de Rotación

Densidad de Pulpa

Diámetro de Bolas

Diseño de los levantadores de carga
Sólo se profundizará en las variables más importantes relacionadas con el
estudio de caso abordado por el presente documento.
Granulometría de la Alimentación
La distribución de tamaños de partícula alimentados y la dureza son variables
que están relacionadas y dependen de las características de la roca alimentada a los
procesos de molienda. Por esta razón es poco frecuente que los efectos de ambas
variables sobre el rendimiento de la molienda SAG puedan observarse por separado.
Esto se debe a que las rocas duras tienden a generar 2 efectos naturales: (i) Producen
una mayor proporción de partículas gruesas partiendo desde la tronadura hasta la
alimentación del molino, y (ii) Se genera una mayor segregación en los stockpiles de
alimentación al proceso de concentración, lo que complica el manejo de materiales para
alcanzar el perfil granulométrico deseado u óptimo. Por lo tanto, el análisis presentado
a continuación deberá ser considerado como una combinatoria de ambas situaciones.
Figura 18 : Efecto de la Granulometría sobre el Rendimiento de la Molienda SAG.
Toneladas / Hora
3000
2800
2600
2400
2200
40
45
50
55
60
% -1 ¼” en Alimentación al SAG
33
65
Dureza del Mineral
La dureza del mineral que se alimenta al molino, es algo sobre lo cual el
operador no tiene control. Mientras más duro es el mineral, mayor será el tiempo que
toma su reducción de tamaño, por esto, para un flujo de alimentación constante, el
volumen de la carga aumentará junto con la dureza del mineral. Si el molino está siendo
operado con un tonelaje inferior a su capacidad máxima, al aumentar el volumen de su
carga consumirá más potencia y el cambio en la dureza se compensará con un
aumento del consumo de energía por tonelada de mineral fresco, sin embargo si el
molino está siendo operado a su máxima capacidad, un aumento de la dureza,
producirá un sobrellenado que sólo podrá ser compensado con una disminución del
flujo de alimentación. Cuando no existen problemas de segregación del mineral de
alimentación, las variaciones en la granulometría pueden considerarse indicadoras de la
dureza relativa del mineral, correspondiendo al mineral más duro una granulometría con
mayor proporción de gruesos.
5.8. Molinos de Rodillos de Alta Presión - HPGR
La tecnología de Molienda con Rodillos de Alta Presión HPGR (High-pressure
grinding roll en Inglés), fue introducida por primera vez a escala industrial a mediados
de los ochenta en la industria del cemento. Con el tiempo, y a pesar de las dificultades
experimentadas en muchas operaciones debido a esta nueva tecnología, el HPGR
probó rápidamente ser una opción muy económica para los procesos de conminución
debido a sus bajos consumos energéticos y a la fácil integración con los procesos
convencionales para el mejoramiento de los niveles de procesamiento.
Hoy en día es utilizado en muchas aplicaciones en la industria minera,
incluyendo cobre (ver Figura 19), con la finalidad de reducir el consumo de potencia,
incrementar la producción y agregar capacidad a los circuitos de molienda existentes.
34
Figura 19 : Crecimiento de la aplicación de HPGR en la Industria Minera
35
Número de Operaciones
30
25
Cobre
Diamantes
Hierro
Cobre
Oro
20
15
10
5
0
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Año de Instalación
El molino HPGR consiste de un par de rodillos que giran en sentido contrario, los
que están montados sobre una resistente estructura. Uno de los rodillos está fijo a la
estructura, mientras que el otro está dispuesto sobre rieles y puede ser regulado
mediante pistones neumohidráulicos. La alimentación se introduce entre la abertura de
ambos rodillos y es triturada a través del mecanismo de fracturamiento entrepartículas.
Figura 20 : Principio de Conminución del Molino de Rodillos de Alta Presión HPGR.
ALIMENTACION
RODILLO MÓVIL
RODILLO FIJO
SISTEMA NEUMATICOHIDRAULICO
Angulo de Compresion
La presión ejercida por el sistema hidráulico del rodillo móvil es el principal factor
que determina el rendimiento de la conminución.
35
Las presiones de operación, se
encuentran en un rango típico de 5 - 10 MPa, sin embargo, puede llegar a ser tan alta
como 18 MPa. En los equipos más grandes, esto significa un fuerza mayor que 25.000
kN.
Los rodillos están protegidos por revestimientos resistentes a la abrasión,
mientras que el mineral se mantiene dentro de la abertura por placas instaladas en los
ejes.
La capacidad de un HPGR es función de las características del mineral. La
capacidad generalmente se expresa en términos del throughput específico m-dot, que
es una función del diámetro del rodillo, largo del rodillo y la velocidad periférica.
m-dot (t·s/m3·h) = throughput (t/h)/(diámetro (m) x largo (m) x velocidad (m/s))
Figura 21 : Esquema de un Molino HPGR.
El valor de m-dot (rendimiento) se determina mediante pruebas piloto y se escala
a nivel industrial tomando en cuenta el cambio de la proporciones relativas del producto
desde el centro de los rodillos y desde los bordes donde ocurre una menor reducción de
tamaño. Además de su relación fundamental con las características del mineral, el
valor de m-dot es función de muchas variables. Las siguientes deben ser consideradas
como tendencias generales para la mayoría de los minerales, en vez de declaraciones
o hechos universales:
36

Dureza del Mineral : m-dot aumenta con la dureza del mineral.

Presión Específica : m-dot disminuye ligeramente con un incremento en la
presión.

Superficie de los Rodillos :
m-dot aumenta al aumentar la "textura" de la
superficie de los rodillos, debido a que se reduce el deslizamiento (aumento de la
fricción cinética) y se mejora la mordedura entre los rodillos. Rodillos suaves
muestran los menores valores, mientras que los rodillos con protuberancias
tienen un 50 % más de rendimiento que los lisos.

Velocidad de los Rodillos :
En general, m-dot aumenta con la velocidad del
rodillo, sin embargo, para rodillos suaves en la medida que se aumenta la
velocidad aumenta también el deslizamiento, por lo que este efecto es mucho
mayor en rodillos texturados.

Tamaño Máximo de Partícula en Alimentación: La evidencia disponible no es
concluyente, pero al parecer m-dot disminuye levemente al incrementarse el
tamaño.

Tamaño
Mínimo
de
Particula
en
Alimentación:
m-dot
disminuye
significativamente en la medida que el tamaño mínimo aumenta.

Humedad de la Alimentación: A niveles de humedad mayores que 1 %, m-dot
disminuye al aumentar la humedad.
Altos niveles de humedad originan un
incremento significativo del deslizamiento.
La tecnología HPGR, como se ha comentado anteriormente es relativamente
nueva principalmente en la industria del cobre, en la cual tuvo su primera incorporación
a nivel industrial el año 2006, con la planta concentradora de Cerro Verde en Arequipa,
Perú y es de la cual se maneja mayor información. Por esta razón es limitada la base de
datos con la que se puede contar a nivel industrial, aunque, se han desarrollado varios
proyectos en los cuales se analiza la posibilidad de incorporar un molino HPGR en lugar
de un SAG, en un circuito de conminución.
37
6. ESTUDIO DE CASO - CONTEXTO
La industria del cobre se encuentra actualmente en un periodo de condiciones
favorables de mercado, con altos precios y alta demanda de commodities desde las
economías asiáticas emergentes.
Sin embargo, en el mediano y largo plazo la
industria, en especial la industria chilena, enfrenta múltiples desafíos, que deben ser
abordados desde hoy, con la finalidad de mantener la competitividad en el mercado. A
continuación se presentan aquellos que motivan el presente caso de estudio.
6.1. El Incremento de los costos de Operación.
El costo de operación (C1) de las principales empresas de cobre en Chile,
Codelco y Escondida, se incrementó en un 77% y 27% entre 2007 y 2008,
respectivamente. Según datos del CRU, centro de estudios privado especializado en
minería, los costos de producción en Chile el 2011 aumentaron 24% respecto de 2010;
es decir, desde 0,81 US$/libra hasta 1,06 US$/libra. En este escenario, una caída en
los precios del cobre impactará fuertemente en los ingresos por ventas, y por lo tanto en
los beneficios económicos de la industria.
Figura 22 : Evolución del Cash Cost Directo (C1P) de acuerdo a los cuartiles de la industria.
350
Costo C1P (cUSD / libra)
300
250
200
150
100
50
0
3er Cuartil
2do Cuartil
38
1er Cuartil
Dentro de las principales causas de este incremento están :

La disminución de las leyes en los depósitos en explotación, e Incremento de los
consumos energéticos por aumento en la dureza de los minerales.

El aumento en el precio de los insumos, tal como agua, energía y acero.

El incremento en los sueldos, debido a la escasez de mano de obra.
Disminución de las Leyes e Incremento del Consumo Energético
Los yacimientos de cobre a nivel mundial muestran una disminución sostenida de
las leyes de cobre alimentada a los procesos de beneficio de minerales, como lo
muestra la Figura 23. Los efectos inmediatos de esta disminución se traduce en un
aumento de la relación lastre-mineral, por lo tanto para mantener los niveles de de
producción las compañías mineras necesitan (i) mover un mayor volumen de roca
estéril para obtener una tonelada de mineral, (ii) alimentar un mayor volumen de mineral
al proceso, e (iii) Incrementar los costos de transporte al aumentar la distancia en la
medida que se profundiza la mina.
Todos estos impactos se resumen en un incremento del costo operacional, y por
lo tanto, una disminución del beneficio económico de las empresas.
Figura 23 : Deterioro de las Leyes de Cobre de la Industria
1.2
1.1
Ley de Cobre (%)
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
39
Otro de los factores ligados a la madurez de los depósitos es el incremento en
los índices de dureza de la roca, el cual es producto del desarrollo natural de los
pórfidos de cobre. Debido a que los recursos minerales son heterogéneos y poseen
propiedades físicas, químicas y mineralógicas variables, inevitablemente el mineral
procesado en los primeros años es diferente al procesado en los últimos años.
Figura 24 : Esquema de la Evolución de la explotación de las zonas de mineralización en un Pórfido
de Cobre hacia minerales hipógenos .
   Variabilidad    
Oxidos de Cu-Fe
Sulfuros Secundarios
cc + py
cc
cv
py >> cpy
cpy
>> 2025
Sulfuros Primarios
(Hipógenos cpy + py)
Este cambio ocurre en la medida que la zona de mineralización secundaria
(como calcosina y covelina) generalmente asociada a altas leyes y roca alterada, es
reemplazada en forma gradual por mineralización hipógena (calcopirita) , asociada
generalmente con menores leyes.
Como ejemplo, se puede observar en la Figura 25 un plan de negocios de largo
plazo de una operación de cobre, donde se aprecia el incremento del indicador de
dureza SPI asociado con el aumento de la proporción de minerales primarios
planificados al proceso de concentración. Como regla general, entonces, la dureza y
competencia de la roca aumenta con la profundidad dentro del pit.
40
Figura 25 : Evolución del Perfil de Dureza y su relación con el tipo de mineralización de sulfuros.
Porcentaje de la Alimentación
SPI (MIN)
100%
90
90%
80
80%
70
70%
60
60%
50
50%
40
40%
30
30%
20%
20
10%
10
-
0%
Prim (Py)
Prim (Cpy-Py)
LE (Cc-Cv-Cpy)
HE (Cc+Py)
La importancia de este punto radica en que, a través del tiempo, los cambios en
competencia y dureza de la roca son un desafío para que los circuitos de molienda
mantengan los niveles de procesamiento de diseño. Si no se efectúan modificaciones,
el molino SAG llega a ser el cuello de botella de la producción, en esta condición el
circuito de molienda se denomina circuito limitado por SAG.
En la condición de limitación por circuito SAG lo que se observa es un incremento de la
potencia consumida producto de la mayor dureza del mineral, lo que hace finalmente
que disminuya el procesamiento para resguardar una falla en los motores del equipo.
Por esta razón, en la medida que el perfil de dureza indica un incremento
sostenido en el tiempo, también se espera que aumente el consumo de energía
esperado cuando se tiene un circuito SABC.
Aumento en el Precio de los Insumos
La realidad chilena para la generación de energía indica que más del 75 % de
sus necesidades energéticas deben ser compradas a otros países, lo que hace de Chile
uno de los países con los costos de energía más caros de Latinoamérica.
41
Figura 26 : Evolución del Precio de la Energía en Países Sudamericanos.
6.2. Aumento de las Regulaciones - Emisiones de Carbono
La minería es el único sector productivo en Chile que ha declarado una posición
respecto del Cambio Climático. En términos generales, esta visión plantea avanzar
hacia una economía con menos carbono, pero sobre la base de alternativas eficientes
en costo y teniendo en cuenta el grado de desarrollo del país
Como consecuencia del cambio que han experimentado los sistemas de
generación eléctrica, a raíz de la sustitución en sus matrices de gas natural por otros
combustibles fósiles, las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de la minería
de cobre pasaron de 10,31 en el año 2000 a 17,35 millones de toneladas de CO2
equivalente en 2009, según un estudio de Cochilco.
Una de las razones que explica el aumento en la intensidad del uso de energía
en la actividad minera es el envejecimiento de las minas actualmente en explotación.
Este factor incide en la disminución en la ley de los minerales extraídos, el aumento de
las distancias de traslado y la mayor dureza de los minerales. Con el fin de hacer frente
al aumento de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), las empresas del
sector han iniciado procesos para medir su Huella de Carbono y así identificar, a partir
de estas evaluaciones, espacios para desarrollar proyectos de eficiencia energética, así
como acciones de reducción y/o mitigación.
42
La huella de carbono es una medida de la cantidad total de emisiones de gases
de efecto invernadero referida al dióxido de carbono (CO2), que son causadas directa e
indirectamente por una actividad o que se acumulan sobre el ciclo de vida de un
producto. La huella de cada producto o actividad se determina según la cantidad de
gases de efecto invernadero (GEI) producida, la cual se mide en unidades equivalentes
de dióxido de carbono (“CO2-eq”).
El panorama mundial indica que las emisiones de GEI serán penalizadas a
través de límites locales a emisiones, por ejemplo en Estados Unidos, donde una vez
que los productos comiencen a impactar la competitividad es posible vislumbrar
mayores impuestos a las emisiones de productos importados. Esto afecta directamente
a los productos intensivos en energía, y dentro de ellos, aquellos con mayor huella de
carbono, donde la minería es parte de este sector.
Figura 27 : Proyección de Emisiones de CO2 por sector productivo.
Los impactos en minería de Chile tiene relación con los impuestos por emisiones
de CO2 que se implantarán en la industria a mediados de la próxima década, donde un
impuesto de US$ 50/ ton de CO2 representa un costo adicional de 7 centavos de
US$/libra de cobre. El costo total representaría US$ 1.400 millones/año para la gran
43
minería. Se estima que la minería del cobre en Chile llegaría a emitir 28 millones de
toneladas de CO2 a mediados de próxima década.
6.3. El Cambio Tecnológico como Alternativa
El sector minero, tanto a nivel técnico como a nivel ejecutivo, está en búsqueda
de oportunidades de ahorro en costos y reducir el uso de energía en sus operaciones.
La investigación y el debate sobre los beneficios que puede tener un quiebre
tecnológico está particularmente instalado en el área del diseño y operación de circuitos
de conminución, debido a que éstos son responsables de alrededor de un 50 - 70 % de
la energía eléctrica utilizada en minería y de una porción significativa del costo directo
operacional en minería.
El mayor incentivo para buscar alternativas a las prácticas existentes de
conminución son la realidad de los recientes incrementos en los costos de energía,
costos de capital y el potencial de disminución de beneficios, por la caída de las leyes
en los yacimientos.
Las principales áreas de investigación están en los siguientes
puntos:

Investigar tecnologías nuevas y energéticamente más eficientes.

Tamaño más grueso de molienda

Mayor chancado, menor molienda

Nuevos diseños de circuitos

Preparación de la Alimentación
Los circuitos de conminución que incorporan equipos como el HPGR han llegado
a ser parte de la filosofía para el procesamiento de minerales de alta dureza, debido a
su eficiencia energética, a su capacidad de generar microfracturas en la roca y
liberación preferencial de las especies útiles, lo que está ligado a altos niveles de
procesamiento y alta razón de reducción.
El siguiente caso de estudio evalúa la
alternativa de una expansión de producción que implica comparar un típico y conocido
circuito SAG-Bolas del tipo SABC, con un circuito con Chancado Secundario y HPGR.
44
6.4. Estudio de Caso - Diseño de Circuito SAG versus Diseño de Circuito HPGR
El desarrollo del tema pretende responder las siguientes preguntas centrales :

¿Es posible incorporar una tecnología de conminución alternativa a la existente?

¿Cuánto es el beneficio económico que cada alternativa puede generar en
términos de aumento de producción y ahorro de energía?

¿Cuál es beneficio relacionado a emisiones de CO2 que se pueden obtener con
la implementación de la alternativa elegida?
A través del tiempo, la razón de procesamiento de los circuitos SAG-Bolas
inicialmente diseñados con ciertos parámetros puede disminuir significativamente ya
sea por limitación SAG o limitación de Molienda Secundaria debido al incremento de la
dureza del mineral.
Para mantener los niveles de procesamiento de diseño, es
necesario redefinir estrategias de operación respecto de las especificaciones originales,
tales como incrementar niveles de bolas, aumentar la velocidad del molino, o rediseñar
la abertura de las parrillas, entre otras. También es posible realizar inversiones de
capital para modificar los circuitos de molienda como por ejemplo, incorporar una etapa
de chancado de pebbles y/o una etapa de chancado secundario antes de la
alimentación al molino SAG.
Con estas iniciativas de mejoramiento del rendimiento, es posible mitigar el
impacto negativo de un descenso de producción, sin embargo no logran resolver la
problemática de mantener la competitividad ante un escenario de costos crecientes y
alto consumo energético.
Es necesario entonces evaluar un concepto distinto de
diseño basado en eficiencia energética y alto rendimiento para tratar minerales duros.
La problemática en Minera Escondida muestra que las tendencias de mayor
dureza en minerales futuros no solamente provienen de las minas actualmente en
explotación, Escondida y Escondida Norte, sino también de los nuevos prospectos en
desarrollo. Las indicaciones entregadas por ensayos de dureza en Pampa Escondida
(un nuevo prospecto), muestran incrementos desde los actuales valores promedios de
SPI de 50 min e Índice de Trabajo de Bond de 12,7 kWh/t hasta promedios de 150
45
minutos para y 15,5 kWh/t. Por otro lado, las minas en operación proyectan valores
medios de 70 min y 14,5 kWh/t.
La opción del circuito HPGR, es una alternativa flexible cuyos parámetros
pueden ser ajustados para reaccionar a las variaciones del mineral, manteniendo un
alto rendimiento.
Se ha identificado una gran oportunidad para provocar ahorros
económicos y energéticos por el sólo hecho de mejorar el proceso.
6.5. Alcance del Tema
Esta iniciativa es aplicable a las etapas de chancado y molienda en el proceso de
concentración de Minera Escondida Ltda., para minerales futuros con altos índices de
dureza. Dentro de las actividades planificadas para lograr los objetivos del proyecto se
tienen:
Recolectar información complementaria necesaria para la caracterización
adecuada de los escenarios a evaluar.
Plantear al menos 1 opción de circuitos plausibles de reducción de tamaño
contra el caso base SAG / Molienda de Bolas, teniendo en cuenta la capacidad de
procesamiento y nivel de energía requeridos.
Evaluar económicamente ambas opciones de proceso, respecto de nivel de
producción, costos de inversión, costos de operación, y valor actual de los activos.
Recomendar la alternativa de proceso plausible de ser implementada
46
6.6. Opciones a Estudiar
Las opciones de configuración de circuito a estudiar en el presente proyecto
estarán soportadas por un plan minero sobre el cual se pueda realizar una evaluación
económica que respalde la decisión de profundizar y seguir adelante con los estudios
posteriores, o bien, desechar la opción alternativa. Se estudiará un Caso Base, que
consiste en la configuración de circuito actual para una planta concentradora con
capacidad de tratamiento de 300.000 toneladas por día, y una opción donde cambia el
concepto del circuito y elimina la molienda SAG, reemplazándola por una configuración
de equipos HPGR y Chancado Secundario.
Los diseños de circuitos evaluados se
presentan a continuación de manera esquemática:
Caso Base : Configuración SAG / Molienda de Bolas
Chancador
Primario
Chancado
Pebbles
Chancado
Molienda
SAG
Mineral a
Flotación
Clasificación
Ciclones
47
Molino
Bolas
Opción : Configuración Chancado Secundario / HPGR / Molienda de Bolas
Chancador
Primario
Chancado
Secundario
Chancado
Carga Circulante HPGR
HPGR
24 / 17
Clasificación
Harneros
Mineral a
Flotación
Clasificación
Ciclones
Molino
Bolas
Para un circuito de molienda del tipo HPGR se requieren al menos 2 etapas de
chancado, primario y secundario. El chancado primario puede ser el mismo del circuito
típico SABC. Los reportes acerca de los circuitos HPGR hacen mención que las etapas
de chancado en seco son el "cuello de botella" ya que a menudo las etapas de
chancado no son diseñadas de manera adecuada para garantizar un tamaño máximo
de alimentación al HPGR (diseño de circuito cerrado). Por ésta razón se debe poner
énfasis en diseñar con una capacidad adecuada en chancado y harneros.
48
6.7. Metodología
Se aplicó la siguiente metodología para desarrollar el caso de estudio:
i. Recolección de Información:
Con la finalidad de soportar técnicamente la
alternativa propuesta, se realizó test físicos de dureza, específicos para el diseño y
dimensionamiento de equipos HPGR sobre muestras de sondajes. Esto ya que las
pruebas de dureza de rutina utilizados en Minera Escondida, como el SPI y el Bond
Work Index (BWI) han sido diseñados para soportar las estimaciones para una
configuración SAG y Molienda de Bolas.
ii. Determinación de las relaciones existentes entre la nueva información para
HPGR y los parámetros estándar de dureza de Minera Escondida. Esto con la finalidad
de emplear la mayor cantidad de información desde las bases de datos de dureza
existentes para determinar los parámetros necesarios para las estimaciones de tonelaje
de HPGR.
iii. Estimaciones de procesamiento para HPGR, utilizando el algoritmo de cálculo
descrito en el capítulo de 5.8, y en función de las variables de dureza contenida en el
modelo de recursos de la compañía se determinó el tonelaje a procesar por esta
configuración de circuito en el modelo de bloques.
iv. Desarrollo del Plan Minero para el Caso Base, en función de los parámetros
estándares de entrada al proceso de planificación se genera un plan de extracción
integrado que considera la alternativa de construir una planta concentradora adicional a
la capacidad productiva existente de 300.000 toneladas por día de tratamiento.
v. Definición de Supuestos para la Alternativa de HPGR, el cual se realizó por
revisión bibliográfica de plantas de éstas características ya operando a nivel mundial.
Entre los supuestos se consideró el ahorro promedio en consumo de energía, solo para
la molienda SAG, respecto de la configuración Chancado Secundario / HPGR y equipos
auxiliares.
vi. Cálculo de la producción, consumos energéticos y reducciones de costo
operacional esperados por la incorporación potencial de la alternativa HPGR.
vii. Evaluación económica en función de los flujos de efectivo entre ambas
alternativas.
49
6.8. Criterios para la Evaluación Económica
Para realizar la evaluación económica se utilizó un plan de negocios de largo
plazo, que incluye la opción de una planta concentradora de una capacidad de 300.000
toneladas por día. La opción de circuito HPGR se comparó tomando como supuesto
que la puesta en marcha e inversión ocurre en el mismo año, respecto del caso base.
No se realizó optimización del plan minero utilizando la información del rendimiento de
la opción HPGR, debido al tiempo y recursos para realizar este ejercicio.
Plan Minero
El plan minero posee la siguiente información de trabajo, reportada para cada
periodo anual:

Tonelaje Procesado por cada Planta

Ley de Cobre alimentada

Índice de Trabajo de Bond (BWI)

SAG Power Index (min)

Toneladas de Concentrado Producidas

Fino de Cobre producido
Datos de Entrada
Se utilizó los siguientes datos para el cálculo de la utilidad, costos de operación
principales e impuestos adicionales, en la evaluación económica:
Precio de la Energía (USD/kWh)
0,10
Costo Unitario Bolas SAG 5" (USD/ton)
0,280
Costo Unitario Liners SAG (USD/ton)
0,180
Costo Unitario Liners HPGR (USD/ton)
0,193
Impuesto por Emisiones CO2 (USD/MWh)
20
Margen de Utilidad (USD/lb)
2,0
Tasa de Descuento (%)
10
50
Estimación del Costo de Capital
Desde el Caso Base la estimación del costo de capital indica que se requieren
USD 7.000 millones para la construcción de la planta y construcción de la planta de
agua desalada que requiere ésta alternativa.
Usando la relación de Costo de Capital entre la opción SABC versus HPGR del revisión
bibliográfica sobre trabajo de Los Bronces, Morrison y Cerro Verde, se estimó una
diferencia de 19 % adicional para el Costo de Capital de un circuito HPGR, respecto del
circuito SAG esto sólo por concepto de equipos e instalaciones asociadas a chancado y
molienda.
Se considera además que sólo un 60 %, correspondiente a las instalaciones y
equipos de molienda, está afecto a este capital adicional, ya que en ambos casos se
requiere instalaciones similares de agua, energía, planta de relaves e infraestructura
adicional, luego el costo de capital adicional es un 11 % mayor para la alternativa de
HPGR:
USD (millones)
Costo Capital SABC
7.000
Costo Capital HPGR
7.770
Supuestos
Se estima un ahorro de un 25 % en el consumo de energía requerida por el
circuito SAG, no se consideran ahorros de energía en molienda secundaria, ya que la
tendencia de la operación es utilizar el máximo de energía en la molienda de bolas.
Se estima que la relación ton CO2-Equivalentes / MWh es 1, por lo tanto la
reducción de impuestos por emisiones está relacionada directamente con el consumo
de energía.
Para estimar los costos de operación, el trabajo se enfocó en las diferencias de
los ítemes de mayor impacto como son : Consumo de Energía, Consumo de Bolas de
Molienda, y Consumo de Liners (Revestimientos).
51
Se supone que no existe impacto en los consumos de agua entre ambas
alternativas, debido a que no existen modificaciones adicionales en los circuitos de
molienda secundaria y flotación.
Se trabajó con el concepto de margen de utilidad, en vez de utilizar un precio del
cobre. Se presentará una sensibilidad respecto de esta variable, que incluye los costos
fijos de manera implícita. Se supone además que los costos fijos son iguales en ambos
casos.
Se supone un precio de la energía constante
Cálculo de los Flujos de Caja
Se presenta una descripción de los cálculos de flujo de caja muy simplificados
para cada alternativa evaluada, es decir para el Caso Base y la Opción HPGR:
=
PRODUCCION (Libras de Cu Fino)
x
MARGEN DE UTILIDAD (USD / lb)
=
UTILIDAD (USD)
+
AHORRO ACERO (USD)
+
AHORRO ENERGIA (USD)
+
AHORRO CARBON TAXES (USD)
=
FLUJO DE CAJA
Se debe mencionar que en el Caso Base no existen ahorros por concepto de
energía, acero y emisiones.
52
6.9. Resultado de la Evaluación Económica
Valor Actual Neto
El resultado de la evaluación económica muestra en la Tabla 8, que se genera
valor adicional al considerar la opción de instalar un circuito de HPGR. Esto es 1.130
millones de USD.
Tabla 8 : Resultado de Valor Actual Neto adicional entre ambas opciones estudiadas
VAN Caso Base
VAN Opción HPGR
USD
USD
23,034,160,000
24,163,970,000
VAN
USD
1,129,810,000
En la Figura 28 se observa gráficamente como el mayor valor se genera hacia el
final del plan minero, cuando los valores de dureza son mayores, y la configuración
HPGR es más eficiente.
Figura 28 : Valor Actual Neto de las opciones estudiadas respecto de la proyección de dureza en el plan
minero evaluado.
200
180
25,000
160
20,000
140
15,000
120
10,000
100
80
5,000
-
PERIODO
60
40
(5,000)
VAN Caso Base
VAN Opción HPGR
SPI (min)
(10,000)
53
20
0
SPI (min)
VALOR ACTUAL NETO (Millones de USD)
30,000
Sensibilidad ante la Tasa de Descuento
Para analizar la potencialidad financiera de la alternativa con HPGR, se realizó
un análisis de sensibilidad del VAN adicional que se genera, en función de la Tasa de
Descuento utilizada para la evaluación. En la Figura 29 se observa que la Tasa de
Descuento a la cual no existe valor adicional es de 15,65 %. Como referencia, la Tasa
utilizada para la evaluación base es de 10 % .
Tabla 9 : Variación de la Tasa de Descuento y su efecto sobre el VAN adicional entre ambas
opciones estudiadas
Tasa de Descuento
18%
15%
12%
10%
8%
5%
VAN Caso Base (millones USD)
11,761
14,715
18,961
23,034
28,856
44,270
VAN Opción HPGR (millones de USD)
11,570
14,784
19,513
24,164
30,999
49,979
70
552
1,130
2,142
5,709
 VAN (millones de USD)
(191)
Figura 29 : Variación del VAN adicional que produce la alternativa HPGR en función de la Tasa de Descuento
empleada en la evaluación financiera.
VAN ADICIONAL ( Millones de USD)
7000
6000
5000
Tasa de Descuento para que no se
produzca valor con la alternativa
HPGR = 15.7 %
4000
3000
2000
1000
Tasa de Descuento (%)
0
0
5
10
-1000
54
15
20
Sensibilidad ante el Precio de la Energía
Uno de los efectos evaluados sobre el valor de cada opción fue el precio de la
energía. Como referencia, se debe tener presente que la evaluación base se realizó
con un precio de 0,1 USD/kWh. Es posible observar en la Tabla 10 y en la Figura 30,
que el valor crece en la medida que el precio de la energía es mayor, haciendo más
atractiva la opción más eficiente energéticamente.
Tabla 10 : Efecto del Precio de la Energía sobre el VAN adicional entre ambas opciones estudiadas
Precio de la Energía (USD/kWh)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
VAN Caso Base (millones USD)
23,034
23,034
23,034
23,034
23,034
VAN Opción HPGR (millones de USD)
24,079
24,164
24,249
24,333
24,418
-
-
-
-
-
1,045
1,130
1,214
1,299
1,384
 VAN (millones de USD)
Figura 30 : Relación entre el Precio de la Energía y el VAN adicional entre ambas opciones estudiadas
VAN ADICIONAL (Millones de USD)
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Precio de Energía (USD/kWh)
55
0.25
0.30
Efectos sobre el Gasto y el Costo de Operación
En la Tabla 11 se muestran la magnitud y la variación del menor gasto
operacional, en base anual, por concepto de menor consumo de energía, menor
consumo de acero y menor impuesto por emisiones que se observan entre la Opción
HPGR y el Caso Base. Como una medida referencial, en la Figura 31 se han graficado
las diferencias en costo de operación en USD/lb de cobre producida, por concepto de
los ítemes mencionados, versus la tendencia de dureza expresada como SPI. De tal
modo que se observe que las mayores disminuciones de costo operacional se logran en
un ambiente de minerales duros.
Tabla 11 : Efecto del Cambio Tecnológico sobre el Gasto Operacional
Diferencia Gasto Operacional
Carbon Taxes
Energía (25 % Ahorro)
Acero
Millones USD / año
MIN
MED
1,020,000
3,860,000
12,700,000
47,870,000
(8,900,000)
22,860,000
MAX
6,560,000
81,400,000
36,090,000
Figura 31 : Efecto de la Opción HPGR en el Costo Unitario y su relación con la dureza en el plan minero
200
0.45
180
0.40
140
SAG Power Index
Ahorro Costo Unitario Total
0.35
0.30
120
0.25
100
0.20
80
0.15
60
40
0.10
20
0.05
0
0.00
56
Costo Unitario (USD/lb)
SAG Power Index (min)
160
7. CONCLUSIONES
Este trabajo es el punto de partida para iniciar una discusión profunda acerca de
las ventajas que un cambio tecnológico puede provocar en los planes futuros de Minera
Escondida Ltda, tanto en términos de la mayor producción obtenida como por los
beneficios en costos de operación y el grado de alineamiento que muestra respecto de
las políticas medioambientales en el mediano plazo.
La opción de cambio tecnológico tiene un alto potencial de generar valor por
sobre el que entregan los circuitos de molienda actualmente en operación. El HPGR
tiene el potencial de ser un dispositivo efectivo para incrementar la producción, o bien
para mantener los niveles de producción cuando las características de la roca son más
competentes.
La opción de circuito HPGR tiene el potencial de reducir el costo operacional en
más de un 7 % impactando de manera importante los consumos de energía y acero,
dos de los ítemes de costo más significativos en una planta concentradora.
La reducción de emisiones de CO2 , al operar con un circuito del tipo estudiado
en este caso pueden llegar a disminuir en un 25 % mejorando significativamente la
huella de carbono de la compañía, reduciendo el impacto ambiental. Este punto está
tomando importancia relevante en la toma de decisiones de los planes de crecimiento
en la industria minera en general.
Se debe tener en cuenta la mayor complejidad operacional que presenta la
alternativa tecnológica estudiada, debido a la administración intensiva de equipos
secundarios adicionales, como correas transportadoras, harneros y altas cargas
circulantes en el proceso.
Es recomendable realizar un análisis con mayor profundidad desarrollando un
plan minero optimizado con la variable asociada al rendimiento de procesamiento
HPGR, el que supone un impacto en el costo de oportunidad y en el volumen de
reservas.
57
GLOSARIO
AG
BWi
cc
CO2
cpy
Cu
cUSD
cv
DWi
Fe
GWh
h
HE
kg
kN
kt
kW
kWh
LE
m
m3
min
mm
m/s
Ma
MPa
MTM
py
ROM
s
SAG
SABC
SX-EW
t
T CO2e
tpd
tmf
TM
TWh
t/h
um
USD
US$/lb
Wi
Autógeno
Índice de Trabajo de Bond
Calcosina
Dióxido de Carbono
Calcopirita
Cobre
Centavos de Dólar
Covelina
Drop Weight Index
Hierro
Giga Watt por Hora
Hora
Alto Enriquecido - Sulfuros Secundarios
Kilogramos
Kilo Newton
Kilo toneladas
Kilo Watt
Kilo Watt por Hora
Bajo Enriquecido - Sulfuros Primarios
Metro
Metros Cúbicos
Minutos
Milimetros
Metros por segundo
Millones de Años
Mega Pascales
Millones de Toneladas Métricas
Pirita
Run Of Mine - Mineral sin Chancado
Segundo
Semi-Autógeno
Circuito tipo semiautógeno-Bolas-cerrado
Extracción por Solventes y Electro Obtención
Toneladas
Toneladas de Carbono Equivalentes
Toneladas por Día
Toneladas Métricas de Fino
Toneladas Métricas
Tera Watt por Hora
Toneladas por Hora
Micrometro
Dólar
Dólares por cada libra
Indice de Trabajo
58
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